第四章土的渗流性和渗流问题 一、填空题 1.当渗流方向向上，且水头梯度大于临界水头梯度时，会发生流砂现象。 2.渗透系数的数值等于水力梯度为1时，地下水的渗透速度越小，颗粒越粗的土，渗透系数数值越大。 3.土体具有被液体透过的性质称为土的渗透性或透水性。 4.一般来讲，室内渗透试验有两种，即常水头法和变水头法。 5.渗流破坏主要有流砂和管涌两种基本形式。 6.达西定律只适用于层流的情况，而反映土的透水性的比例系数，称之为土的渗 透系数。 7.出现流砂的水头梯度称临界水头梯度。 8.渗透力是一种体积力。它的大小和水力坡度成正比，作用方向与渗流 方向相一致。 二、名词解释 1.渗流力：水在土中流动时，单位体积土颗粒受到的渗流作用力。 2.流砂：土体在向上动水力作用下，有效应力为零时，颗粒发生悬浮、移动的现象。 3.水力梯度：土中两点的水头差与水流过的距离之比。为单位长度上的水头损失。 4.临界水力梯度：使土开始发生流砂现象的水力梯度。 三、选择题 1.流砂产生的条件为：（D ） （A）渗流由上而下，动水力小于土的有效重度 （B）渗流由上而下，动水力大于土的有效重度 （C）渗流由下而上，动水力小于土的有效重度 （D）渗流由下而上，动水力大于土的有效重度 2.饱和重度为20kN/m3的砂土，在临界水头梯度I Cr时，动水力G D大小为：（ C ）（A）1 kN/m3（B）2 kN/m3 （C）10 kN/m3 （D）20 kN/m3 3.反应土透水性质的指标是（D ）。 （A）不均匀系数（B）相对密实度（C）压缩系数（D）渗透系数 4.下列有关流土与管涌的概念，正确的说法是（C ）。 （A）发生流土时，水流向上渗流；发生管涌时，水流向下渗流 （B）流土多发生在黏性土中，而管涌多发生在无黏性土中 （C）流土属突发性破坏，管涌属渐进式破坏 （D）流土属渗流破坏，管涌不属渗流破坏 5.土透水性的强弱可用土的哪一项指标来反映（D ） （A）压缩系数（B）固结系数（C）压缩模量（D）渗透系数 6.发生在地基中的下列现象，哪一种不属于渗透变形（A ） （A）坑底隆起（B）流土（C）砂沸（D）流砂 7.下属关于渗流力的描述不正确的是（D ）。 （A）其数值与水力梯度成正比，其方向与渗流方向一致 （B）是一种体积力，其量纲与重度的量纲相同 （C）流网中等势线越密集的区域，其渗流力也越大 （D）渗流力的存在对土体稳定总是不利的 8.下列哪一种土样更容易发生流砂（B ） （A）砂砾或粗砂（B）细砂或粉砂（C）粉质黏土（D）黏土
岩土工程中英文词汇对照 来源：刘燚龙[Jet]的日志 一. 综合类 1.geotechnical engineering岩土工程 2.foundation engineering基础工程 3.soil, earth土 4.soil mechanics土力学 cyclic loading周期荷载 unloading卸载 reloading再加载 viscoelastic foundation粘弹性地基 viscous damping粘滞阻尼 shear modulus剪切模量 5.soil dynamics土动力学 6.stress path应力路径 7.numerical geotechanics 数值岩土力学 二. 土的分类 1.residual soil残积土 groundwater level地下水位 2.groundwater 地下水 groundwater table地下水位 3.clay minerals粘土矿物 4.secondary minerals次生矿物 https://www.doczj.com/doc/609717257.html,ndslides滑坡 6.bore hole columnar section钻孔柱状图 7.engineering geologic investigation工程地质勘察 8.boulder漂石 9.cobble卵石
10.gravel砂石 11.gravelly sand砾砂 12.coarse sand粗砂 13.medium sand中砂 14.fine sand细砂 15.silty sand粉土 16.clayey soil粘性土 17.clay粘土 18.silty clay粉质粘土 19.silt粉土 20.sandy silt砂质粉土 21.clayey silt粘质粉土 22.saturated soil饱和土 23.unsaturated soil非饱和土 24.fill (soil)填土 25.overconsolidated soil超固结土 26.normally consolidated soil正常固结土 27.underconsolidated soil欠固结土 28.zonal soil区域性土 29.soft clay软粘土 30.expansive (swelling) soil膨胀土 31.peat泥炭 32.loess黄土 33.frozen soil冻土 三. 土的基本物理力学性质 https://www.doczj.com/doc/609717257.html, compression index 2.cu undrained shear strength
岩土工程 第一、专业介绍 岩土工程（Geotechnical engineering）是土木工程学科的重要分支，是一门涵盖工程地质学、土力学、岩石力学、基础工程和地下工程的综合性学科，是在20世纪发展并不断成熟起来的,以岩土体的利用、改造与整治为研究对象的学科。 第二、培养方案 各研究生招生单位的研究方向和培养目标不同，在此以河海大学为例： 1、主要研究方向 01、土的静动力学特性与本构理论； 02、现代高土石坝设计理论与方法； 03、软土地基处理与基础工程； 04、岩石力学与岩体工程； 05、岩土渗流理论与测试。 2、培养目标 本学科专业培养岩土工程方面的教学、科研或工程技术研发与管理等方面的专门人才。要求具有较扎实的数学、力学和计算机应用方面的基础理论知识和技能；熟练阅读外文资料；掌握岩土力学与工程学科理论与技术研究的前沿动态；具有解决岩土工程科学与技术问题的能力。 3、硕士研究生入学考试科目
①101政治理论 ②201英语或203日语或226法语 ③301数学一 ④813材料力学 第三、推荐院校 全国高校中实力较强招生院校： 同济大学、浙江大学、河海大学、中国矿业大学、清华大学、中南大学、大连理工大学、东南大学、武汉大学、北京交通大学、重庆大学、东北大学、西南交通大学、中国地质大学、哈尔滨工业大学、湖南大学、天津大学、辽宁工程技术大学…… 第四、就业前景 1、改革开放前后对岩土工程工作者的需求 在改革开放以前，岩土工程工作者较多的注意力集中在水利、铁道和矿井工程建设中的岩土工程问题，改革开放后，随着高层建筑、城市地下空间利用和高速公路的发展，岩土工程者的注意力较多的集中在建筑工程、市政工程和交通工程建设中的岩土工程问题。土木工程功能化、城市立体化、交通高速化，以及改善综合居往环境成为现代土木工程建设的特点。人口的增长加速了城市发展，城市化的进程促进了大城市在数量和规模上的急剧发展。人们将不断拓展新的生存空间，开发地下空间，向海洋拓宽，修建跨海大桥、海底隧道和人工岛，改造沙漠，修建高速公路和高速铁路等。展望岩土工程的发展，可谓是一棵常青树。
第四章 土的渗透性和渗流问题 第一节 概述 土是由固体相的颗粒、孔隙中的液体和气体三相组成的，而土中的孔隙具有连续的性质，当土作为水土建筑物的地基或直接把它用作水土建筑物的材料时，水就会在水头差作用下从水位较高的一侧透过土体的孔隙流向水位较低的一侧。 渗透：在水头差作用下，水透过土体孔隙的现象 渗透性：土允许水透过的性能称为土的渗透性。 水在土体中渗透，一方面会造成水量损失，影响工程效益；另一方面将引起土体内部应力状态的变化，从而改变水土建筑物或地基的稳定条件，甚者还会酿成破坏事故。 此外，土的渗透性的强弱，对土体的固结、强度以及工程施工都有非常重要的影响。 本章将主要讨论水在土体中的渗透性及渗透规律，以及渗透力渗透变形等问题。 第二节 土的渗透性 一、土的渗透规律——达西定律 (一)渗流中的总水头与水力坡降 液体流动的连续性原理：（方程式） dw v dw v w w ??=2 211 2211v w v w = 1 221w w v v = 表明：通过稳定总流任意过水断面的流量是相等的；或者说是稳定总流的过水断面的 平均流速与过水断面的面积成反比。 前提：流体是连续介质 流体是不可压缩的； 流体是稳定流，且流体不能通过流面流进或流出该元流。 理想重力的能量方程式（伯努利方程式1738年瑞士数学家应用动能定理推导出来的。） c g v r p Z =++22 饱和土体空隙中的渗透水流，也遵从伯努利方程，并用水头的概念来研究水体流动中 的位能和动能。 水头：实际上就是单位重量水体所具有的能量。 按照伯努利方程，液流中一点的总水头h ，可以用位置水头Z ，压力水头U/r w 和流速水
岩土工程介绍及发展研究方向 展望岩土工程的发展,笔者认为需要综合考虑岩土工程学科特点、工程建设对岩土工程发展的要求，以及相关学科发展对岩土工程的影响。 岩土工程研究的对象是岩体和土体。岩体在其形成和存在的整个地质历史过程中，经受了各种复杂的地质作用，因而有着复杂的结构和地应力场环境。而不同地区的不同类型的岩体，由于经历的地质作用过程不同，其工程性质往往具有很大的差别。岩石出露地表后，经过风化作用而形成土，它们或留存在原地，或经过风、水及冰川的剥蚀和搬运作用在异地沉积形成土层。在各地质时期各地区的风化环境、搬运和沉积的动力学条件均存在差异性，因此土体不仅工程性质复杂而且其性质的区域性和个性很强。 岩石和土的强度特性、变形特性和渗透特性都是通过试验测定。在室内试验中，原状试样的代表性、取样过程中不可避免的扰动以及初始应力的释放，试验边界条件与地基中实际情况不同等客观原因所带来的误差，使室内试验结果与地基中岩土实际性状发生差异。在原位试验中，现场测点的代表性、埋设测试元件时对岩土体的扰动，以及测试方法的可靠性等所带来的误差也难以估计。 岩土材料及其试验的上述特性决定了岩土工程学科的特殊性。岩土工程是一门应用科学，在岩土工程分析时不仅需要运用综合理论知识、室内外测成果、还需要应用工程师的经验，才能获得满意的结果。在展望岩土工程发展时不能不重视岩土工程学科的特殊性以及岩土工程问题分析方法的特点。 土木工程建设中出现的岩土工程问题促进了岩土工程学科的发展。例如在土木工程建设中最早遇到的是土体稳定问题。土力学理论上的最早贡献是1773年库伦建立了库伦定律。随后发展了Rankine(1857)理论和Fellenius(1926)圆弧滑动分析理论。为了分析软粘土地基在荷载作用下沉降随时间发展的过程，Terzaghi(1925)发展了一维固结理论。回顾
第五章常见特殊岩土 一、名词解释(7) 1．特殊岩土p97 特殊岩土是指具有特殊工程性质的各类岩土的统称。 2．黄土p97 黄土是第四纪以来，在干旱、半干旱气候条件下，陆相沉积的一种特殊土。 3．膨胀性岩土p102 膨胀性岩土主要是指富含亲水性黏土矿物，具有明显的胀缩特性的岩土。 4．软土p105 软土一般是指天然含水量大、压缩性高、承载力低和抗剪强度很低的呈软塑～流塑状态的黏性土。 5．冻土p109 冻土是指温度等于或低于0℃并含有冰的各种土。 6．季节冻土p109 季节冻土是指冬季冻结、夏季融化的土。 7．盐渍土p116 对易溶盐含量大于0.3%，具有溶陷、盐胀、腐蚀等特性的土，称为盐渍土。 二、单选(27) 1．黄土的（）是黄土地区浸水后产生大量沉陷的重要原因。P97 A．湿陷性B．崩解性C．潜蚀性D．易冲刷性 2．风成黄土是一种（）。P98 A．原生黄土B．次生黄土C．残积黄土D．由风化作用形成的黄土 3．工程性质最差的黄土类别是（）。P99 A．午城黄土（Q1）B．离石黄土（Q2）C．马兰黄土（Q3）D．新近堆积黄土（Q4） 4．衡量黄土是否具有湿陷性及湿陷性大小的指标是（）。P101 A．湿陷系数B．自重湿陷系数C．湿陷起始压力D．自重湿陷量 5．黄土陷穴主要是主要是由（）形成的。P101 A．生物作用B．潜蚀作用C．搬运作用D．风化作用 6．膨胀土是一种（）的黏土。P102 A．软塑到流塑的饱和B．含有机质高液限C．富含亲水性黏土矿物D．一般7．下列关于膨胀土的叙述，不正确的是（）。P102 A．膨胀土遇水膨胀B．膨胀土失水收缩 C．天然状态下，土体处于坚硬或硬塑状态D．膨胀土的胀缩不可逆 8．下列关于膨胀性岩石的说法不正确的是（）。P102
膨胀岩土边坡失稳因素及治理措施分析 发表时间：2018-10-23T12:10:06.730Z 来源：《防护工程》2018年第17期作者：牟玲峰[导读] 膨胀岩土是施工单位在施工过程中的一大难题 广西基础勘察工程有限责任公司 摘要：膨胀岩土是施工单位在施工过程中的一大难题。一旦出现边坡失稳，不仅对地质环境产生极大影响，同时对工程的施工进展及质量也极易造成较大损害，是岩土工程施工项目中的重点处理部位。由于膨胀岩土边坡失稳的特点及形态具有多样性，因此在具体治理边坡失稳情况时应根据实际情况采取措施。本文以膨胀岩土边坡失稳的特点及破坏形态为研究基础，对各类可能造成岩土边坡失稳的因素进行简要分析，并对如何有效治理该现象提出几点有效措施，为进一步提升我国岩土工程水平提供有利条件。 关键词：膨胀岩土；边坡失稳；特点；成因；设计；治理措施 一、膨胀岩土边坡失稳的主要特点及破坏形态 1.膨胀岩土边坡出现失稳现象的主要特点 膨胀岩土出现失稳时多数情况下属于无支护现象，且在失稳过程中出现逐层裂缝、滑破击塌陷等，而在有支护作用条件下时，则常表现为岩土表面裂缝，一旦裂缝或失稳扩大，则直接导致支护整体作用丧失，稳定性降低。此外，由于膨胀岩土缝隙中常存有水分，而在水分不断浸润和干涸过程中使膨胀岩土边缘处出现膨胀、收缩反复的情况，最终使其结构因应力的不断变化而产生破坏，导致其自身形态逐渐失稳，支护结构及岩土结构最终出现开裂、滑坡。而具体来说，膨胀岩土出现滑坡的现象具有以下特点：第一，膨胀岩土的滑坡现象具有一定季节性，通常情况下，因受到雨水季节的影响，该情况在夏季出现的概率较大，第二，该现象具有区域性，由于部分区域的气候较为湿润，出现该现象的几率较大；第三，该现象具有逐级性、渐进性，由于边坡岩土的每层地质类别有所不同，因此在出现滑坡时会逐级滑坡，由浅至深，逐渐滑坡；第四，该现象不仅是在陡坡上，在部分平稳的边坡范围内也极易出现滑坡现象。此外，除了上述特点外，岩土边坡滑坡还与岩土所处地形和膨胀岩土自身结构有关。 2.岩土边坡失稳时产生的破坏形态 膨胀岩边坡的破坏形态既不同于岩石的破坏形态，也不同于土体的破坏形态，其破坏形态可分为单平面滑动、平面张裂滑动、追踪式阶梯形滑动、屈服拉裂剪切滑动、弧形滑动以及胀裂破坏。工程中最为常见的破坏形态为胀裂破坏。就膨胀岩边坡的变形破坏类型而言，可分为三种破坏类型，分别为坡体失稳、坡面失稳和边坡失稳。坡面失稳的破坏形式有剥落、溜塌、局部崩塌；边坡失稳的破坏形式有坍塌和滑坡。 膨胀岩的坡面病害一般发生在边坡表层受气候影响较大的区带内，其深度与大气营力的作用直接相关，但一般不超过lm。湿胀干缩是膨胀岩产生这类病害的原因。坍塌是膨胀岩边坡中最常见的病害形式之一。边坡开挖引起坡脚应力集中，同时膨胀岩岩体结构破碎，吸水膨胀导致岩体强度衰减是产生这类病害的根本原因。 二、膨胀岩土边坡出现失稳情况的主要成因 1.因内部结构产生的失稳现象 首先，膨胀岩土中富含亲水性矿物土质，其中包括伊利石、蒙脱石等，而这类土质具有较高粘性，在吸收水分时会出现膨胀现象，而在失去水分后则逐渐干缩，使该区域的膨胀岩土处于反复膨胀和收缩状态，因此该岩土中缝隙及密度较大，具有较高沉降性，无法直接作为工程地基，产生失稳的概率极高；其次，由于膨胀岩土常出现涨缩情况，导致其内部缝隙较多且连续性较大，而这种情况也使得岩土整体结构无法形成整体，被缝隙分成多个结构块，而缝隙的不断扩大为风化作用提供了先决条件，导致风化作用顺着缝隙不断扩大至岩土深部结构中，导致岩土更深层次存在软土性质，而一旦因水分增多则直接由内至外对岩土结构和边坡部位产生作用，导致失稳现象出现。 2.因外部环境产生的失稳现象 第一，我国国土面积较大，所垮气候区域较多，部分地区的气候具有多变性，在夏季时降水较为丰富，而在秋、冬季节则出现水分失去的情况，导致岩土因受到气候的变化出现反复膨胀、收缩的情况，最终出现边坡失稳；第二，部分膨胀岩土所处区域的地下水较为丰富，且在因受到季节性作用，地下水在季节交替时则出现上涨及下落的趋势，而岩土中的亲水性土质因水分的增加与流失出现变化，导致岩土在反复状态下出现结构不稳的情况，最终形成失稳现象。此外，地形、地表水等都是造成岩土边坡失稳的主要成因，但归咎其主要原因都是因为岩土中缝隙及水分的变化。 3.因岩土工程施工过程产生的失稳现象 首先，由于在初期勘测时并未对岩土内部结构进行深层次勘查，导致其勘查数据及具体分析结果产生极大误差，而在工程施工过程中因上方混凝土结构对岩土产生极大作用，不仅出现沉降、塌陷，同时也因边坡为能及时做好支护而出现失稳情况；其次，在针对岩土地质进行工程设计时，由于在设计过程中并未对其边坡失稳成因进行具体分析，而是随意采用某种地基处理技术进行施工，导致其设计出现极为不合理现象，不仅增大失稳现象，同时对施工成本及工程进度造成浪费和延误；第三，在施工过程中采取的施工技术缺乏科学性与适用性，导致建筑对岩土的压力过大，而岩土缝隙在不断受到外力后其边坡出现失稳现象，对建筑质量造成极大损害。 三、膨胀岩路堑边坡的设计原则 膨胀岩边坡的防护设计应基于其变形机制和破坏模式，根据不同的变形机制和潜在破坏模式设计相应的防护加固对策，以“放缓边坡、坡脚支挡、非全封闭防护”为宜。用桩、墙固脚可解决坡脚岩体强度不足的问题并抵御滑动，以采用抗滑桩、重力式抗滑挡土墙或重力式锚杆挡土墙较有效。抗滑桩需要考虑侧壁应力的控制，加大埋深。挡土墙埋深需要超过气候剧烈影响层，考虑附加膨胀力加大截面以抗倾覆。另外，边坡设计时，还必须综合考虑膨胀岩土的类型、性质、填筑条件，工程措施以及地区气候特点等因素。上部边坡放缓至稳定坡率，与岩体低剪切强度相适应。分级留平台以减小趾部压力。坡面防护措施贯彻“允许膨胀力释放和裂隙水排泄”的宜疏勿堵的原则，以采用锚杆框架加草皮护坡和干砌片石护坡等非全封闭防护为宜。若采用全封闭的浆砌片石护坡，则应注意泄水，加大厚度；若采用浆砌片石骨架加草皮护坡，则应加大骨架的埋深和截面，避免浅层溜坍和坡面鼓胀。
一、岩石的分类 （一）岩石按成因分类 1、岩浆岩：花岗岩—花岗斑岩—流纹岩（酸性岩）；正长岩—正长斑岩—粗面岩（中酸性岩）；闪长岩—闪长玢岩—安山岩（中性岩）；辉长岩—辉绿岩—玄武岩（基性岩）；橄榄岩（辉岩）—苦橄玢岩—苦橄岩（金伯利岩）—（超基性岩）。 2、沉积岩：碎屑沉积岩（砾岩、砂岩、泥岩、页岩、粘土岩、灰岩、集块岩）；化学沉积岩（硅华、遂石岩、石髓岩、泥铁石、灰岩、石钟乳、盐岩、石膏）；生物沉积岩（硅藻土、油页岩、白云岩、白垩土、煤碳、磷酸盐岩）。 3、变质岩：片状类（片麻岩、片岩、千枚岩、板岩）；块状类（大理岩、石英岩）； （二）岩石按坚硬程度分类 [极破碎时可不进行坚硬程度划分] ＞60（未风化～微风化的花岗岩、闪长岩、辉长岩、片麻岩、石英岩、石英1、坚硬岩f r ＞30（微风化的坚硬岩；未风化～微砂岩、硅质砾岩、硅质石灰岩等）；2、较硬岩60≥f r ＞15（中风化～强风化的大理岩、板岩、石灰岩、白云岩、钙质砂岩）；3、较软岩30≥f r 风化的坚硬岩；未风化～微风化的凝灰岩、千枚岩、泥灰岩、砂质泥岩）；4、软岩15≥f r ＞5（强风化的坚硬岩；中风化～强风化的较软岩；未风化～微风化的页岩、泥岩、泥质砂岩）；5、极软岩f ≤5（全风化；半成岩）； r （三）岩体按完整程度分类 [岩体完整性指数K v=（V岩体/V岩石压缩波）2] 1、完整K ＞0.75，整体状或巨厚层状结构；2、较完整0.75～0.55，块状或厚层状结构、 v 块状结构；3、较破碎0.55～0.350，裂隙块状或中厚层状结构、镶嵌碎裂结构，中、薄层状结构；4、破碎0.35～0.15，裂隙块状结构、碎裂结构；5、极破碎＜0.15，散体状结构。 （四）岩石按风化程度分类 [波速比K v=（V岩体/V岩石压缩波）] [风化系数K f=（f r风化岩石/f r新鲜岩石单轴抗压强度）] [泥岩和半成岩可不进行风化程度划分]
第二章 土的渗透性和渗流问题 第一节 概 述 土是多孔介质，其孔隙在空间互相连通。当饱和土体中两点之间存在能量差时，水就通过土体的孔隙从能量高的位置向能量低的位置流动。水在土体孔隙中流动的现象称为渗流；土具有被水等液体透过的性质称为土的渗透性。 土的渗透性是土的重要力学性质之一。在水利工程中，许多问题都与土的渗透性有关。渗透问题的研究主要包括以下几个方面： 1．渗流量问题。 例如对土坝坝身、坝基及渠道的渗漏水量的估算（图2－la 、b ），基坑开挖时的渗水量及排水量计算（图2－1C ），以及水井的供水量估算（图2－1d ）等。渗流量的大小将直接关系到这些工程的经济效益。 2．渗透变形（或称渗透破坏）问题。 流经土体的水流会对土颗粒和土体施加作用力，这一作用力称为渗透力。当渗透力过大时就会引起土颗粒或土体的移动，从而造成土工建筑物及地基产生渗透变形。渗透变形问题直接关系到建筑物的安全，它是水工建筑物和地基发生破坏的重要原因之一。由于渗透破坏而导致土石坝失事的数量占总失事工程数量的25%~30%。 3．渗流控制问题。 当渗流量和渗透变形不满足设计要求时，要采用工程措施加以控制，这一工作称为渗流控制。 渗流会造成水量损失而降低工程效益；会引起土体渗透变形，从而直接影响土工建筑物和地基的稳定与安全。因此，研究土的渗透规律、对渗流进行有效的控制和利用，是水利工程及土木工程有关领域中的一个非常重要的课题。 第二节 土的渗透性 一、土的渗透定律—达西定律 （一）渗流中的总水头与水力坡降 液体流动除了要满足连续原理外，还必须要满足液流的能量方程，即伯努里方程。在饱和土体渗透水流的研究中，常采用水头的概念来定义水体流动中的位能和动能。水头是指单位重量水体所具有的能量。按照伯努里方程，液流中一点的总水头h ，可用位置水头Z 、压力水头w u γ和流速水头g v 22 之和表示，即 1)-(2 22 g v u z h w ++=γ 式(2—1)中各项的物理意义均代表单位重量液体所具有的各种机械能，其量纲为长度。 对于流经土体中A 、B 二点渗流（图2－2），按照式（2－1），A 、B 两点的总水头可分别表示为： g v u z h g v u z h B w B B A w A A 22222 1++=++=γγ 且 h h h ?+=21
第三节膨胀岩土 膨胀岩土是指岩土体中含有大量的亲水性粘土矿物成分，在环境湿度变化时有较大的体积变化，变形受约束时产生较大内应力的岩土。 一、膨胀岩土的判别及类型 (一) 膨胀岩土的工程地质特征 1．野外特征 (1) 地貌特征：多分布在二级及二级以上的阶地、山前丘陵和盆地边缘，地形坡度 平缓，无明显的自然陡坎。在流水作用下的水沟水渠，常易崩塌、滑动而淤塞。 (2)结构特征：膨胀岩土干时坚硬，遇水软化，在自然条件下多呈坚硬、硬塑状态， 结构致密，自由膨胀率一般大于40%，呈棱形土块者常具有胀缩性，棱形土块越 小，胀缩性越强。土内分布有裂隙，裂缝发育，方向不规则，常有光滑面和擦痕， 裂缝中常充填灰白、灰绿色粘土。膨胀岩土多为细腻的胶体颗粒组成，断口光滑， 土内常包含钙质结核和铁锰结核，呈零星分布，有时也富集成层。 (3) 地表特征：分布在沟谷头部、库岸和路堑边坡上的膨胀土常易出现浅层滑坡， 新开挖的路堑、边坡、基槽，旱季常出现剥落，雨季则出现表面滑塌。膨胀土分 布地区还有一个特点，即在旱季常出现地裂，长可达数十米至近百米，深数米， 雨季闭合。 (4) 地下水特征：膨胀土地区多为上层滞水或裂隙水，无统一水位，随着季节水位 变化，常引起地基的不均匀胀缩变形。 2．膨胀土的物理力学性质指标 我国有关地区膨胀土的物理力学性质指标列于表2-3-1。 膨胀土的物理力学性质指标表2-3-1
3．膨胀土胀缩变形的主要因素 （1）膨胀土的矿物成分主要是次生粘土矿物—蒙脱石(微晶高岭土)和伊利石(水云母)，具有较高的亲水性，当失水时土体即收缩，甚至出现干裂，遇水即膨胀隆起。因此，土中含有上述粘土矿物的多少直接决定土的膨胀性的大小。几种矿物的活动性能列于表2-3-2。 几种矿物的活动性 表2-3-2 (2) 膨胀土的化学成分则以SiO 2、Al 2O 3和Fe 2O 3为主，粘土粒的硅铝分子比 3 2322 O Fe O Al SiO 的比值愈小，胀缩量就小，反之则大。 (3) 粘粒含量愈高，吸水能力愈强，胀缩变形就大，因颗粒小，比表面积大，颗粒负电场与极性水分子间的吸引作用，或由于阳离子的水化作用等影响所致。 (4) 土的密度大，孔隙比就小，反之则孔隙比大，前者浸水膨胀强烈，失水收缩小，后者浸水膨胀小，失水收缩大。 (5) 膨胀土含水量变化，易产生胀缩变形，当初始含水量与胀后含水量愈接近、土的膨胀就小，收缩的可能性和收缩值就大，如二者差值愈大，土膨胀的可能性
浅谈对岩土工程的认识 摘要：从不确定性及系统性来看待岩土工程，并提出了自己对岩土工程的几点认识。 关键词：不确定性系统性 岩土工程学科属土木工程一级学科，服务于建筑工程、水利工程、交通工程和地下工程等领域。岩土工程学科以研究水利水电工程和交通工程中的岩土工程问题为特色，包括高土石坝、高边坡、地下洞室中的应力、变形、渗流、稳定、流变、抗震以及高速公路与铁路、城市地铁与轻轨工程中的软基加固、深基础、盾构施工技术等内容。研究方向涉及到岩土体基本特性及土与结构相互作用、土动力学与工程抗震、软基处理与基础工程、岩石力学与岩体工程和岩土渗流理论与测试技术等内容。通过这几年的工作情况，我对岩土工程勘察初步形成了以下几点认识。1，岩土工程具有很强的不确定性。2，岩土工程是一个系统性很强的学科。3，岩土工程是一门不断发展和改善的技术。分述如下： 一，岩土工程的不确定性 岩土工程的研究对象是岩土介质。岩和土最大特点是不确定性、经验性、地域性。由于岩土工程的这种特点，决定了岩土工程是创造性的劳动，不可能批量生产，不会有标准图。岩土体在其形成和存在的整个地质历史过程中，经受了各种复杂的地质作用，有着复杂的结构和地应力场环境。而不同地区的不同类型的岩土体，经历的地质过程不同，工程性质也差别很大。因此，岩土体不仅工程性质复杂而且区域性、个性均很强。 面对这样一个复杂多变的研究对象，我们目前能认识的、掌握的都还很不全面，也不够完善。原因就在于岩土介质长期受到各种自然力的作用和影响，形成了极其复杂的结构和构造特征，其本构造关系至今无法用理论作精确描述，加之考虑工程结构与岩土介质的相互作用，问题更加复杂化。譬如说经典土力学对于沉降计算的假设，是在假设土体是理想的弹性体的前提下进行的。而实际上，土体并非弹性体，它有塑性，有非线性，也有弹性。所以，在应用经典土力学进行沉降计算时应首先明白这一点。再比如土体稳定性分析，无论是库伦土压力理论，还是朗肯土压力理论，都是在一定的前提条件下才能成立的。库伦土压力假设墙后填土时理想的散粒体，粘聚力为0，且滑动破坏面是一平面。现实中基本不存在这种理想情况。所以，无论我们的计算多么准确，最后的计算结构都会与实际情况有或多或少的差别。这就是岩土工程的不确定性主要体现之一。 其次，我们对岩土体本身的认识也存在不确定性。根据不确定性原理，我们对岩土体颗粒某些物理量也不可能同时具有确定的数值。因为岩土体也是每时每刻都在变化的，从微观的角度上来看，每个颗粒，甚至比颗粒更小的单元，它们在某一时刻确定的状态，我们没有办法完全准确掌握。我们所能看到的，或者认识到的都是岩土体过去某一时刻某一个物理量。在看待岩土工程本身时，应充分的认识到不确定性，并尽可能的多角度的去认识它。
第21章膨胀土地基的岩土工程评价 21.1 膨胀土的分布与研究意义 膨胀土：土中黏粒成分主要由亲水矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性的黏性土。 膨胀土的基本特性： ①黏粒含量高、塑性高（塑性指数一般＞20%）； ②天然孔隙比小（一般0.50～0.80）； ③天然含水量接近或略小于塑限； ④自由膨胀率一般超过40%； ⑤具胀缩可逆性。 膨胀土是指含有大量的强亲水性黏土矿物成分，具有显著的吸水膨胀和失水收缩、且胀缩变形往复可逆的高塑性黏土。在膨胀土地区进行工程建筑，如果不采取必要的措施，会导致大批建筑物的开裂和损坏，并往往造成坟地建筑场地崩场、滑坡、地裂等严重的不稳定因素。
******《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）中膨胀土的的勘察要求和方法 1．膨胀土的基本特征 膨胀土：土中黏粒成分主要由亲水矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性的黏性土。 膨胀土的基本特性： ①黏粒含量高、塑性高（塑性指数一般＞20%）； ②天然孔隙比小（一般0.50～0.80）； ③天然含水量接近或略小于塑限； ④自由膨胀率一般超过40%； ⑤具胀缩可逆性。 2．膨胀土的勘察要求和方法 对膨胀土应先根据地形、地貌等特点进行初判，终判应在初判的基础上条进行。 当拟建场地或其邻近有膨胀岩土损坏的工程时，应判定为膨胀岩土，并进行详细调查，分析膨胀岩土对工程的破坏机制，估计膨胀力的大小和胀缩等级。 对初判为膨胀土的地区，应计算土的膨胀变形量、收缩变形量和
胀缩变形量，并划分胀缩等级。 计算和划分方法应符合现行国家标准《膨胀土地区建筑技术规范》(GBJll2)的规定。有地区经验时，亦可根据地区经验分级。 1）膨胀土的勘探和取样 ①勘探点宜结合地貌单元和微地貌形态布置；其数量应比非膨胀岩土地区适当增加，其中采取试样的勘探点不应少于全部勘探点的1/2； ②勘探孔的深度，除应满足基础埋深和附加应力的影响深度外，尚应超过大气影响深度；控制性勘探孔不应小于8m，一般性勘探孔不应小于5m； ③在大气影响深度内，每个控制性勘探孔均应采取Ⅰ、Ⅱ级土试样，取样间距不应大于1.0m,在大气影响深度以下，取样间距可为1.5～2.0m；一般性勘探孔从地表下lm开始至5m深度内，可取Ⅲ级土试样，测定天然含水量。
膨胀土对基坑的危害和防治措施 【摘要】随着城市建设的不断发展，建筑密度也不断加大，因而建筑施工空间受到了很大的限制，所以为了确保建设工程的进行和保障相邻建筑物、构筑物和地下管线等不受影响，经常需要对基坑进行基坑处理和支护。而在膨胀土分布区，当基坑的开挖深度超过膨胀土的埋深时，膨胀岩土会遇水膨胀或失水收缩，这将对基坑的稳定性构成很大的威胁，由此常常导致基坑失稳。本文就某膨胀土区的基坑支护工程进行实例讨论基坑处理和支护过程中将可能出现的问题，并分析问题产生的原因、想出解决的方法。 【关键词】基坑处理和支护；膨胀土；遇水膨胀；失水收缩 1.膨胀土的危害 膨胀土的矿物成分主要是蒙脱石，这是一种高塑性粘土，具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形、浸水承载力衰减、干缩裂隙发育等特性，性质极不稳定。 在膨胀土的构筑物会随季节气候的变化而反复产生不均匀升降，从而产生大量的裂缝。膨胀土的超固结特性不仅能使路堑边坡坡脚产生较大的剪应力，而且还带来强度的应变软化，造成基坑或边坡坍滑。所以处于膨胀土地区的基坑，如果不采取合理的支护和开挖方式，很容易产生滑坡事故，可能会危及到周边建筑的安全，也可能会危及施工人员的生命安全，因此处于膨胀土地区基坑的安全问题应引起各方的高度重视。 2.膨胀土基坑滑坡的特点 2.1浅层性 膨胀土基坑滑坡的滑面深度基本都不大，深度0.5m到3.0m者占53%，3.0m 到6.0m者29%，只有很少数超过6m。 2.2牵引性 较大的膨胀土基坑滑坡，在断面上常常不只是一个滑坡，而是由若干相连滑坡组成，呈阶梯状或叠瓦状，下部先滑，然后牵动上部跟着滑，由下向上地逐步发展。 2.3季节性 旱季时破坏形式主要表现为剥落、冲蚀和溜滑。剥落是指水分蒸发后土坡的表面土碎裂并且成片状脱落下来，冲蚀是指雨水不太大、时间不太长，而在土坡表面上带走部分土，形成淋沟，缩滑是指雨水使坡面产生了成片塑性流动且下滑，基本还在表面。在雨季时，雨水渗入到内部，位移显著增长从而发生滑坡，所以
第二篇 土力学 第四章 土的渗透性和渗流问题 第一节 概述 土是由固体相的颗粒、孔隙中的液体和气体三相组成的，而土中的孔隙具有连续的性质，当土作为水土建筑物的地基或直接把它用作水土建筑物的材料时，水就会在水头差作用下从水位较高的一侧透过土体的孔隙流向水位较低的一侧。 渗透：在水头差作用下，水透过土体孔隙的现象 渗透性：土允许水透过的性能称为土的渗透性。 水在土体中渗透，一方面会造成水量损失，影响工程效益；另一方面将引起土体内部应力状态的变化，从而改变水土建筑物或地基的稳定条件，甚者还会酿成破坏事故。 此外，土的渗透性的强弱，对土体的固结、强度以及工程施工都有非常重要的影响。 本章将主要讨论水在土体中的渗透性及渗透规律，以及渗透力渗透变形等问题。 第二节 土的渗透性 一、土的渗透规律——达西定律 (一)渗流中的总水头与水力坡降 液体流动的连续性原理：（方程式） dw v dw v w w ?? =2 21 1 2211v w v w = 1 2 21w w v v = 表明：通过稳定总流任意过水断面的流量是相等的；或者说是稳定总流的过水断面的 平均流速与过水断面的面积成反比。 前提：流体是连续介质 流体是不可压缩的； 流体是稳定流，且流体不能通过流面流进或流出该元流。 理想重力的能量方程式（伯努利方程式1738年瑞士数学家应用动能定理推导出来的。） c g v r p Z =++22 饱和土体空隙中的渗透水流，也遵从伯努利方程，并用水头的概念来研究水体流动中 的位能和动能。 水头：实际上就是单位重量水体所具有的能量。 按照伯努利方程，液流中一点的总水头h ，可以用位置水头Z ，压力水头U/r w 和流速水 头V 2/2g 之和表示，即 g v r u Z h w 22 ++= 4-1 此方程式中各项的物理意义均代表单位重量液体所具有的各种机械能，而其量纲都是 长度。
题目：关于岩土工程的数值计算方法的综述学院：资源与土木工程学院 专业：岩土工程 学号： 姓名：
关于岩土工程的数值计算方法的综述 我通过学习和查阅相关资料文献了解到，近年来，数值计算模拟分析在岩土工程中越来越受欢迎，随着城市的建设，地下工程所处的环境越来越复杂，影响的因素也是越来越多，所以依靠传统的解析计算难以实现，计算机的数值模拟恰恰解决的了岩土的计算的问题，它可以模拟各种复杂情况下岩土问题。就岩土工程而言，由于岩土介质涉及本构关系、力学参数、自身构造以及边界条件等的复杂多变性，在未采用计算机数值方法以前，对于复杂、重要的岩土工程，如果用传统的弹性力学或弹塑性力学的解析法难以求解时，只好采用物理模拟或其他方法从宏观上把握工程的受力和变形特征。随着计算机数值分析方法的出现和发展，情况发生了巨大的变化。计算机数值方法已经能够较好的模拟非均匀质体、各向异性介质面临的复杂边界条件问题，也能处理岩土工程中不连续性界面、渗流问题、岩土损伤断裂问题以及复杂的岩土工程结构分析问题，对于涉及时间因素的动力问题、蠕变问题，特别是耦合问题，数值模拟计算方法极大的加强了解决岩土工程的能力。 数值计算方法其主要有有限单元法、有限差分法、边界元法、离散元法和流形元法等。 有限单元法：有限单元法发展非常迅速，至今已经成为求解复杂工程问题的有力工具，并在岩土工程领域广泛的采用，主要的分析软件ANSYS。 有限单元法的最基本的元素是单元和节点，基本计算步骤的第一步为离散化，问题域的连续体被离散为单元与节点的组合，连续体内部分的应力及位移通过节点传递，每个单元可以具有不同的物理特征，这样，便可以得到在物理意义上与原来的连续体相近似的模型。第二步为单元分析，一般以位移法为基本方法，建立单元的刚度矩阵。第三步由单元的刚度矩阵集合成总体刚度矩阵，并由此建立系统的整体方程组。第四步进入计算模型的边界条件，求解方程组，求得节点位移。第五步求出各单元的应变、应力及主应力。 有限差分法：有限差分法在岩土工程中是应用非常广泛的方法，在数值计算模拟上有很大的贡献，主要的应用软件为FLAC3D。 基本思想是把连续的定解区域用有限个离散点构成的网格来代替，这些离散点称作网格的节点；把连续定解区域上的连续变量的函数用在网格上定义的离散变量函数来近似；把原方程和定解条件中的微商用差商来近似，积分用积分和来近似，于是原微分方
流体力学 第四讲管流、明渠流及渗流 【内容提要】 孔口自由、淹没出流，管嘴出流，收缩断面，流量系数，短管水力计算及特例，串 联、并联长管水力计算。明渠均匀流产生的必要条件及均匀流特性，谢才公式、满宁公式，明渠均匀流水力计算，最佳水力断面设计。渗流模型，渗透系数，达西定律，裘布依假设，潜水井计算公式。 【重点、难点】 孔口自由、淹没出流，管嘴出流；达西定律，裘布依假设，潜水井等计算 【内容讲解】 一、孔口、管嘴出流、有压管道恒定流 1、薄壁小孔口恒定出流 流体经孔口流出称为孔口出流。如图3-4-1。当容器中水位(或压强)不变，孔口的出流量恒定时，称为恒定出流。当容器壁比较薄，或孔口具有锐缘时，孔口的壁厚对出流没有干扰作用，称为薄壁孔口。流体从容器的四面八方流向孔口，流线成光滑曲线向孔口集中，在孔口断面上流线不相平行，继续收缩至距孔口断面d/2(d为孔口直径)处流线才趋于平行，此断面称为收缩断面，即图3-4-1中断面c-c。收缩断面的面积A，小于孔口面积A,
3、有压管道恒定流
液体充满整个管道断面，管壁处处受到液流的压强作用，此压强一般不等于大气压强，这种流动称有压管流。当管流中各运动要素均不随时间变化，则称为有压管道恒定流。其中也包括了不考虑压缩性的气体在管道中的恒定流动。有压管道恒定流的水力计算主要是确定管道中通过的流量；确定相应的水头；确定某断面的压强或压强沿管线的变化。 根据布置不同，可分为简单管道，串并联管道。 (三)并联管道
二、明渠恒定均匀流 天然河道和输水渠、排水沟、无压涵洞等人工渠道以及不满流管道中的水流称为明渠水流。它们都具有自由表面，表面上各点压强一般都等于大气压强，相对压强为零。所以明渠水流又称为无压流动。与有压管流是不同的。 明渠水流的运动要素不随时间变化的称为明渠恒定流；沿流线不变化的称为明渠均匀流，反之则称为明渠非恒定流和非均匀流。 明渠水流在渠道中流动，受到渠道横断面和渠道底坡的制约。渠道横断面的形状、尺寸沿程不变的称为棱柱形渠道，棱柱形渠道中水流的过水断面的大小只随水深变化。横断面的形状或尺寸沿程有改变的则称为非棱柱形渠道。渠道底部高程沿水流方向的变化用
岩土工程研究领域问题综述 马逸群 核工业金华工程勘察院 【摘要】：本文根据岩土工程学科特点对岩土工程发展的要求、趋势、影响进行综合分析，指出重视的研究领域，同时展望岩土工程的发展前景。 【关键词】：岩土工程领域问题分析综述 一、岩土工程测试技术 岩土工程测试技术一般分为室内试验技术、原位试验技术和现场监测技术等几个方面。在原位测试方面，地基中的位移场、应力场测试，地下结构表面的土压力测试，地基土的强度特性及变形特性测试等方面将会成为研究的重点，随着总体测试技术的进步，这些传统的难点将会取得突破性进展。虚拟测试技术将会在岩土工程测试技术中得到较广泛的应用。及时有效地利用其他学科科学技术的成果，将对推动岩土工程领域的测试技术发展起到越来越重要的作用，如电子计算机技术、电子测量技术、光学测试技术、航测技术、电、磁场测试技术、声波测试技术、遥感测试技术等方面的新的进展都有可能在岩土工程测试方面找到应用的结合点。测试结果的可靠性、可重复性方面将会得到很大的提高。由于整体科技水平的提高，测试模式的改进及测试仪器精度的改善，最终将导致岩土工程方面测试结果在可信度方面的大大改进。 二、地基与建(构)筑物不同介质相互作用分析 当天然地基不能满足建(构)筑物对地基要求时，需要对天然地基进行处理形成人工地基。桩基础、复合地基和均质人工地基是常遇到的三种人工地基形式。研究桩体与土体、复合地基中增强体与土体之间的相互作用，对了解桩基础和复合地基的承载力和变形特性是非常有意义的。 地基与建（构）筑物相互作用与共同分析已引起人们重视并取得一些成果，但将共同作用分析普遍应用于工程设计，其差距还很大。大部分的工程设计中，地基与建筑物还是分开设计计算的。进一步开展地基与建（构）筑物共同作用分
各种岩土与渗流有关的 参数经验值 -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1
毛昶熙主编《堤防工程手册》所给经验值： 土质类别 K(cm/s) 土质类别 K(cm/s) 粗砾 1~ 黄土（砂质） 1e-3~1e-4 砂质砾 ~ 黄土（泥质） 1e-5~1e-6 粗砂 5e-2~1e-2 黏壤土 1e-4~1e-6 细砂 5e-3~1e-3 淤泥土 1e-6~1e-7 黏质砂 2e-3~1e-4 黏土 1e-6~1e-8 沙壤土 1e-3~1e-4 均匀肥黏土 1e-8~1e-10 岩块 K （实验室测定，cm/s ） 岩体 K （现场测定， cm/s ） 砂岩（白垩复理层） 1e-8~1e-10 脉状混合岩 粉岩（白垩复理层） 1e-8~1e-9 绿泥石化脉状页岩 花岗岩 2e-10~5e-11 片麻岩 ~ 板岩 ~7e-11 伟晶花岗岩 角砾岩 褐煤层 ~ 方解岩 ~7e-10 砂岩 1e-2 灰岩 ~7e-10 泥岩 1e-4 白云岩 ~ 鳞状片岩 1e-2~1e-4 砂岩 ~ 1个吕荣单位裂隙宽度间距1m 和不透水岩块的岩体 砂泥岩 2e-6~6e-7 细粒砂岩 2e-7 蚀变花岗岩 ~ 表3 各种岩土的给水度 岩土类别 渗透系数K （cm/s ） 孔隙率n 给水度 资料来源 砾 240 瑞士工学研究所 粗砾 160 砂砾 砂砾 砂砾 中粗砂 含黏土的砂 含黏土1%的砂砾 含黏土16%的砂砾 重粉质壤土d50= 2e-4 南京水利科学研 究院 中细砂d50= ~ ~ ~ 粗砾d50=5mm 613 砂砾石料 砂砾石料 砂砾石料 115 砂砾石料 砂砾石料
6.岩土工程分析评价 6.1一般规定 1）岩土工程分析评价目的： 为尾矿堆积坝安全评价和工程治理的设计和施工提供依据。2）岩土工程分析评价内容： ①防洪安全性分析：含山体滑坡、泥石流、防洪高度、防洪构筑物结构等。 ②渗流稳定安全性分析：含浸润线埋深，浸润线逸出引起的沼泽化、流土、管涌、地震液化等。 ③边坡（静力和动力）稳定安全性分析：含裂缝、滑坡等。 ④结构安全分析：变形，错位，裂缝，破坏。 3）岩土工程分析的依据： ①工程地质测绘资料 ②勘探和取样资料 ③原位测试资料 ④室内试验资料 ⑤尾矿库设计、施工、监测、管理等资料 6.2计算参数的分析和选取 1.概化分区：上游式尾矿堆积坝尾砂排放浓度P<40%时，滩面呈正常重力分级。应注意滩面分级的必然性和概化分区的相对合理性。概化分区应以原位测试资料和钻孔取样结合全粒级尾矿颗分资料，各设计标高库面形状、沉积滩坡度、排水井位置和上
游式尾矿放矿方法综合确定。 2.试样分类参数： ①试样分类的相对性和异常试样的必然性； ②原状试样的可靠性； ③试验统计的分区性：堆积坝坡、干、湿滩面、水下，不同埋深。 3.土料强度计算方法和强度指标类别 不同土料的强度指标类别，因计算方法不同，在直剪仪或三轴仪上，采用不同的试验方法，得出相应的强度指标，其数值相差较大，必须要认真掌握。 土料的强度计算方法有总应力法和有效应力法。总应力法综合考虑了有效应力，而有效应力法要根据固结度来分析其强度值。因此，对软弱尾粘土即使采用总应力固结快剪强度指标时，还应分析其固结程度。对下游坝坡以下的尾粘土（在高坝时往往会出现）因厚度较薄，固结时间较长，有效荷载较高，且在库底设置排渗层后，采用直剪仪固结快剪指标也是合理的。 6.3渗流稳定分析： 1)尾矿堆积坝渗流特点： ①重要性：在水的重力作用下，尾矿库水面区向下游形成逐渐降落的渗流水面，在堆积坝横断面上显示为浸润曲线。浸润线以下的坝体就承受渗透水压力，其值为渗透坡降水容重与体积的乘积，它与坝坡的稳定安全有着密切的关系。